前汛期500百帕西北风场下的广州大暴雨成因分析
摘要
2010年5月7日凌晨,广州市各区突发短时大暴雨降水,广州市区1小时和3小时最大降水分别达99.1毫米、199.5毫米,均突破当地历史极值,导致严重城市内涝.前汛期暴雨主要受西风槽影响,但从实况天气形势显示这次广州大暴雨发生前后,对应高层500百帕为较一致的西北风场,因此这次广州大暴雨降水属于非典型前汛期暴雨.本文利用每日4次NCEP1°×1°格点数据分析5月7日广州大暴雨的环流形势特征和多个表征暴雨触发机制的物理量,分析激发非典型前汛期暴雨的原因,发现在业务预报中忽略了的预报着眼点.分析结果显示:虽然500百帕高层为西北风场,但7日02时(暴雨发生时)的500百帕气压场相比6日20时(暴雨发生前)是减小的,从500百帕涡度的纬向剖面分布图中发现,暴雨发生时,广州对应上空有正涡度中心,这说明500百帕存在观测资料中难以发现的低值系统影响广州地区,激发大暴雨的发生.低层925百帕7日02时,原位于我省北部的大风中心基本东移出省,在珠江口西侧至广州市区南缘新形成一个14米/秒的西南大风中心,从113°E风场的经向-高度剖面图清晰显示,7日02时,在900百帕高度层以下,23°N以南新加强形成了一条大于12米/秒的西南风低空急流带,从纬向剖面图可见该急流带横跨113-114.5°E,西南气流的加强在向雨区输送水汽的同时,起到了动力抬升作用,促进对流发展和上升运动的加强.地面有西路弱冷空气南下,锋面影响我省中北部地区,7日02时广州地区有中尺度气旋性辐合线,这对预报暴雨落区起到一定指示作用.对多个物理量进行诊断分析发现:1)7日02时在广东省中部偏西地区形成一负水汽通量散度中心,广州的水汽通量散度值为-4×10-8g/cm2·hPa·s,相比6日20时水汽通量辐合的增大,既提供了强降水所需的水汽,同时使湿静力能量增加,从而使高位势不稳定能量不断增强.由前面的分析可知,这主要是由925百帕逐渐加强的西南低空急流与气流风速辐合共同作用的结果.2)分析113°E的θse经向-高度剖面显示,6日20时,在850百帕以下,25°N-26°N出现密集的低能舌,该低能舌对应的是自北向南影响我省的地面西路弱冷空气;7日02时,低能舌尖南压到24°N,自20°N-23°N由南向北新发展了一条高能舌,这往往反映一股向北爬升的暖湿气流,它不但是产生这次暴雨所需的水汽输送带,也是造成暴雨强对流所必需的位势不稳定能量的输送者.可见此次降水过程中,南下的弱冷空气,有阻挡暖湿气流向西北扩散、使低层辐合加强的作用;这个冷空气同时也是下沉气流,对暴雨的出现有重要作用,触发高能舌附近不稳定的暖湿气团强烈地对流上升.高、低能舌长时间在23°N附近对峙,是降水云系在广州上空少动,带来连续强降水的主要原因.3)从垂直速度23°N的经向剖面图中可见,6日20时,广州处于下沉区西缘,对应700百帕有垂直速度为-0.1×10-3hPa/s的弱上升运动区;7日02时,广州区域的上升运动明显加强,分别在900-800百帕、500-400百帕、300-200百帕间出现三个垂直上升区,这种各层次连续的上升运动将底层积聚的水汽向上输送,增大了湿层的厚度,使对流层达到准饱和状态,同时触发不稳定能量的释放,造成了这次广州大暴雨降水.